實戰陶瓷膜石灰法水處理(lǐ)設備研究

    在我國(guó)經濟發展和綠色發展理(lǐ)念并重的需求下，對工業生産用(yòng)的水資源既需要“開源”，也需要“節流”，還需要“再利用(yòng)”，即應用(yòng)可(kě)用(yòng)的工業用(yòng)水水源，通過新(xīn)工藝對原有設備的提升、改造，來降低水耗，達到循環再利用(yòng)的目标。
    目前多(duō)數工業企業采用(yòng)傳統污水處理(lǐ)工藝與反滲透工藝相結合的方法來實現污水的回收和利用(yòng)，有全膜法、預處理(lǐ)法、分(fēn)步反應沉澱法。但是，在進行污水的深度處理(lǐ)時，由于受到反滲透膜的進水條件限制，需要增加石英砂等多(duō)種介質(zhì)進行過濾，或采用(yòng)先進的全膜法預處理(lǐ)工藝。全膜法水處理(lǐ)工藝是将超濾、微濾、反滲透、ED工等不同的膜工藝有機地組合在一起，達到高效去除污染物(wù)以及深度脫鹽的目的一種水處理(lǐ)工藝，但其預處理(lǐ)工藝環節過多(duō)，使得占地面積及資金成本成為(wèi)目前水處理(lǐ)中企業的壓力。
    在工業用(yòng)水處理(lǐ)工藝中，石灰法原料成本較低、存在廣泛[fl, ?1。此外，其在反應過程中既能(néng)降低水體(tǐ)硬度，還能(néng)降低部分(fēn)微生物(wù)菌落數、有機物(wù)含量以及部分(fēn)氟離子含量[3-6]，受到了很(hěn)多(duō)水處理(lǐ)工業企業的青睐。目前石灰法水處理(lǐ)工藝分(fēn)為(wèi)兩種:一是一體(tǐ)化處理(lǐ)，如機械加速澄清池法，其原理(lǐ)是将原水經石灰反應、化學(xué)品絮凝沉澱一體(tǐ)化處理(lǐ)後制得回用(yòng)水;二是分(fēn)體(tǐ)式處理(lǐ)，如分(fēn)步反應沉澱法，其原理(lǐ)是分(fēn)步實現石灰反應和化學(xué)品絮凝沉澱，即先加人石灰攪拌，充分(fēn)反應，過濾後，再加人第二種化學(xué)品藥劑進行絮凝反應。上述兩種工藝的最後環節均為(wèi)傳統的化學(xué)品絮凝沉澱，故而無機反應不徹底，使得産水中微絮體(tǐ)較多(duō)，水質(zhì)相對一般且存在一定波動。此外，這類工藝的設備占地較大，土建成本大，運行維護存在難度[f}l
    根據上述處理(lǐ)工藝的優缺點，本論文(wén)提出陶瓷膜石灰法。采用(yòng)成本相對低廉的陶瓷膜作(zuò)為(wèi)主核心材料，替代傳統的反滲透膜預處理(lǐ)工藝，其環節一般包括:絮凝過濾、多(duō)介質(zhì)過濾、活性炭吸附、精(jīng)密過濾(保安(ān)過濾)、軟化、阻垢劑加藥等;接着，與石灰法相結合，開發一套一體(tǐ)式的陶瓷膜石灰法設備;最後，通過中試化評價對設備性能(néng)指标進行驗證，證明該方法有效。

    該設備較傳統石灰法設備有以下明顯不同:
    (1)具有傳統石灰法設備的反應區(qū)，但沒有混凝沉澱區(qū);
    (2)導流筒等結構的存在，使得反應區(qū)内部
流态對陶瓷闆表面的沖刷作(zuò)用(yòng)優于一般的浸沒式反應區(qū)。
    (3)該保留了一處底部靜置區(qū)，使得排污更高效，且能(néng)夠對上部反應區(qū)的固體(tǐ)懸浮物(wù)濃度實現一定程度的控制。

    該設備系新(xīn)型石灰法設備，尚無任何運行經驗可(kě)言，故此次中試主要考察設備的穩定性及周期水量等參數，并配合現有運行狀況，評價制水成本等因素。
    實驗過程分(fēn)為(wèi)制水、物(wù)理(lǐ)擦洗、反沖洗和化學(xué)反洗四步。其中，制水是指在正常進水、石灰投加、攪拌開啓狀态下，開啓産水管路閥、啓動抽吸泵，以進行産水;物(wù)理(lǐ)擦洗是指當陶瓷闆存在輕度污染時，停止進水、停止石灰投加、停止抽吸泵，在開啓攪拌的同時，開啓氣擦洗裝(zhuāng)置和超聲裝(zhuāng)置;反沖洗是指當陶瓷闆遭受較重污染時，停止進水、停止石灰投加、停止抽吸泵，開啓反沖洗泵及閥門、開啓攪拌，此時的反沖洗水選用(yòng)的是制水階段的産水;化學(xué)反洗是指當陶瓷闆遭受重度污染時，使用(yòng)反沖洗水箱配置鹽酸進行反洗，此時選用(yòng)的配置水水質(zhì)高于設備産水的水源。
    該設備本次正常運行周期的控制過程為(wèi):當陶瓷闆未發生重度污染時，正常制水45 min、物(wù)理(lǐ)擦洗1 min、反沖洗2 min反複運行;當陶瓷闆發生重度污染時，即在保持一定水量((1 m3/h)的前提下真空度快速上升時，進行化學(xué)反洗，直至陶瓷闆性能(néng)得到恢複，再重複陶瓷闆未發生重度污染時的控制過程。
    運行穩定性狀況通過濁度、産水水質(zhì)變化和陶瓷闆清洗幹淨與否來判斷。

    将一體(tǐ)式陶瓷膜石灰法水處理(lǐ)設備運行一段時間，發現:
    (1)設備在水力停留時間内，石灰反應完全;由于水力停留時間短，設備對原水水質(zhì)波動的響應更為(wèi)及時，使得石灰投加量可(kě)以更為(wèi)有效地得以控制。
    (2)設備正常運行時，産水水質(zhì)穩定，且品質(zhì)較高。其pH受到調節後，理(lǐ)論上可(kě)以直接作(zuò)為(wèi)反滲透的進水。
    (3)污染物(wù)物(wù)理(lǐ)控制和化學(xué)控制的結合，對陶瓷闆表面的污染物(wù)具有良好的控制作(zuò)用(yòng);設備的獨特結構也使得設備内的水流特性對陶瓷闆表面的污染物(wù)具有一定的控制作(zuò)用(yòng)。